В.Ф. Фатеев, Д.С. Бобров, Р.А. Давлатов, В.П. Лопатин, М.М. Мурзабеков, Е.А. Рыбаков, И.С. Сильвестров

ФГУП «ВНИИФТРИ», Менделеево, Московская обл., Россия
generalfat@mail.ru

«Альманах современной метрологии» № 3 (35) 2023, стр. 67–95

УДК 006.92

Аннотация. В статье предлагается состав системы автономной навигации и пред­ставлены результаты моделирования подвижного налунного ровера на основе измерения параметров гравитационного поля Луны (ГПЛ). В состав измерительных средств грави­мет­рической лунной системы навигации предлагается включить высокоточный относи­тельный гравиметр, гравитационный градиентометр, бесплатформенную инерциальную нави­гационную систему (БИНС) и спецвычислитель. Создание такой системы предпо­ла­гает последовательное решение двух проблем: подготовки карт гравитационного поля Луны и создания бортовых гравиметрических датчиков требуемой точности. Важнейшая особенность налунной гравиметрической системы навигации заключается в том, что величина аномалий гравитационных градиентов на поверхности Луны примерно на порядок выше, чем на поверхности Земли.
Ожидаемая погрешность налунной навигации по гравитационному полю Луны при ис­поль­зовании современных наземных гравиметров и градиентометров (с погрешностью соответ­ственно 1 мГал и 5 Этвеш) составляет 100–260 м. Вместе с тем для реализации системы налунной навигации необходима разработка гравиметров, градиентометров и БИНС в кос­ми­ческом исполнении. Для уточнения параметров ГПЛ предложено создание окололунной российской миссии «спутник — спутник» на основе измерительной системы наноспутников.

Ключевые слова: автономная налунная, навигация, гравитационное поле Луны, нано­спут­ники.

Цитируемая литература

1. Apollo 12 Preliminary Scince Report. — 1970, NASA SP-235. — 126.

2. Zuber M.T. Gravity recovery and interior laboratory (GRAIL) mission: status at the initiation of the science mapping phase / 43rd Lunar and Planetary Science Conference. — 2012.

3. Calculation of Gravity Field Functionals on Ellipsoidal Grids. — URL: http://icgem.gfz-potsdam.de/calcgrid.

4. Долгинов Ш.Ш. Магнетизм планет // Итоги науки и техники. Сер. Ис­сле­­дования космического пространства. — Т. 18. — М.: ВИНИТИ, 1982. — 130 с.

5. Hirt C., Featherstone W.E. A 1.5 km-resolution gravity field model of the Moon // Earth Planet Science Letters (EPSL). — 2012. — V. 329–330. — P. 22–30.

6. Соколов А.В., Краснов А.А., Кузьмина Н.В., Яшникова О.М. Пути реше­ния проблемы уклонений отвесной линии как источника методических ошибок инерциальных навигационных систем // Сборник трудов XIII Все­российского совещания по проблемам управления ВСПУ-2019. — Инсти­тут проблем управления им. В.А. Трапезникова РАН, 2019. — С. 1342–1347.

7. Мурзабеков М.М., Фатеев В.Ф., Пругло А.В., Равдин С.С. Результаты астроизмерений уклонений отвеса с использованием нового метода из­ме­рений // Альманах современной метрологии. — 2020. — № 2 (22). — С. 42–56.

8. Фатеев В.Ф., Бобров Д.С., Гостев Ю.В., Рыбаков Е.А., Карапетян М.Н., Давлатов Р.А., Долгодуш А.О., Москвитин Ю.В. Макет системы по гео­физическим полям земли // Альманах современной метрологии. — 2020. — № 4 (24). — С. 173–184.

9. Rogers M., Huffman R., Shearer C.M. An investigation into the feasibility of using a modern gravity gradiometer instrument for passive aircraft navigation and terrain avoidance // Proceedings of the 2009 International Technical Meeting of the Institute of Navigation. — 2009. — P. 49–60.

10. Кузнецов А.Г., Портнов Б.И., Измайлов Е.А. Современные бесплат­фор­менные инерциальные навигационные системы двух классов точности // Навигация и управление летательными аппаратами. — 2014. — № 8. — С. 24–32.

11. Евстифеев М.И. Динамика бортовых гравитационных градиентометров // Гироскопия и навигация. — 2019. — № 4 (107).

12. Instruments // Microglacoste. — URL: https://microglacoste.com/shop/.

13. Аэрогравиметрия // Аэрогеофизика. — URL: https://aerogeo.ru/gravimetriya/.

14. Чекан-АМ модель Шельф. Мобильный гравиметр // АО «Концерн «ЦНИИ «Электроприбор» — URL: http://www.elektropribor.spb.ru/katalog/oborudova­nie—dlya—neftegazovogo—kompleksa/chekan—am—model—shelf—mobilnyy—gravimetr/.

15. Фатеев В.Ф., Бобров Д.С., Лопатин В.П. Метод повышения точности измерений ускорения свободного падения на борту наземного транс­порт­ного средства // Сборник докладов XXXIII конференции памяти выда­ющегося конструктора гироскопических приборов Н.Н. Острякова. — 2022. — С. 172–173.

16. Юзефович А.П. Поле силы тяжести и его изучение. — М.: Изд-во МИИГАиК, 2014. — 192 с.

17. Moon: Topography // Science on a Sphere. — URL: https://sos.noaa.gov/catalog/datasets/moon-topography/.

18. Šprlák M., Han S.-C., Featherstone W.E. Crustal density and global gravita­tional field estimation of the Moon from GRAIL and LOLA satellite data // Planetary and Space Science. — V. 192. — 2020. — 105032.

19. Бобров Д.С. Разработка методов и средств создания навигационных гра­витационных карт: дис. … кандидата технических наук. — Всероссийский научно-исследовательский институт физико-технических и радиотехни­ческих измерений. — Менделеево, 2020.

20. Alex Popescu ESA/ESTEC Satellite Design and Status // Yumpu. — URL: https://www.yumpu.com/en/document/view/4692999/alex-popescu-esa-estec-satellite-design-and-status.

21. Tapley B.D. et al. The Current Status of the GRACE Mission // GRACE Science Team Meeting. — GSTM proceedings 2017.

22. Schütze D. et al. Laser beam steering for GRACE Follow-On intersatellite interferometry // Opt. Express. — 2014. — V. 22. — P. 24117–24132.

23. Jianwei Mei et al. The TianQin project: Current progress on science and technology // Progress of Theoretical and Experimental Physics. — 2021. — V. 2021. — I. 5. — 05A107.

24. Konopliv A.S. et al. The JPL lunar gravity field to spherical harmonic degree 660 from the GRAIL Primary Mission: GRAIL LUNAR GRAVITY // Jour­nal of Geophysical Research: Planets. — 2013. — 118 (7). — 1415–1434.

25. Фатеев В.Ф., Донченко С.С., Давлатов Р.А., Соколов Д.А., Лавров Е.А., Скакун И.О. Космический гравитационный градиентометр и акселеро­метр на свободных массах // Метрология времени и пространства. Материалы X Международного симпозиума. — Менделеево: ФГУП «ВНИИФТРИ», 2021. — С. 164–165.

26. Пустовойт В.И., Донченко С.И., Денисенко О.В., Фатеев В.Ф. Концепция создания космической лазерной гравитационной антенны на геоцентри­ческой орбите ГЛОНАСС “SOIGA” // Альманах современной метроло­гии. — 2020. — № 1 (21). — С. 27–49.

27. Фатеев В.Ф., Стройков М.Г., Донченко С.С., Давлатов Р.А., Лопатин В.П. Международный научно-образовательный космический кластер на основе малых космических аппаратов стран BRIKS (проект) // Дорога в космос: Первая международная конференция по космическому образованию: сб. тр. — М.: ИКИ РАН, 2022. — 232 с.

Статья поступила в редакцию: 29.06.2023 г.
Статья прошла рецензирование: 03.07.2023 г.
Статья принята в работу: 17.07.2023 г.

Статья в полном объеме в Научной электронной библиотеке eLIBRARY.
Оформить подписку и купить печатные номера журнала у издателя.